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Robust leaderless time-varying formation control for unmanned aerial vehicle swarm system with Lipschitz nonlinear dynamics and directed switching topologies

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Chinese Journal of Aeronautics 2022年第1期35卷 124-136页

作者： yuhang kang Yu KUANG Jun CHENG Bangchu ZHANG Yahui QI Shaolei ZHOU Kai MAO Shenzhen Institute of Advanced Technology Chinese Academy of SciencesShenzhen 518055China School of Basic Science Naval Aviation UniversityYantai 264001China School of Aeronautics and Astronautics Sun Yat-Sen UniversityGuangzhou 510275China

This paper tackles the robust leaderless Time-Varying Formation(TVF)control problem for the Unmanned Aerial Vehicle(UAV)swarm system with Lipschitz nonlinear dynamics,external disturbances and directed switching *** comparison with the previous achievements on formation control problems,the UAV swarm system with Lipschitz nonlinear dynamics can accomplish the pre-designed TVF while tracking a pre-given trajectory which is produced by a virtual leader UAV in the presence of external ***,by applying the consensus theory,a TVF controller is developed with the local neighborhood status information,the errors of real time status of all UAVs,the expected formation configuration and the pre-given trajectory under directed switching ***,through a certain matrix variable substitution,the UAV swarm system formation control issue is transformed into a lower dimensional asymptotically stable control ***,by introducing the minimum dwell time,the design steps of formation control algorithm are further *** the meantime,the stability of the UAV swarm system is analyzed through the construction of a piecewise continuous Lyapunov functional and via the Linear Matrix Inequalities(LMIs)***,the comparison results of a numerical simulation are elaborated to verify the validity of the proposed approach.

关键词： Directed switching topologies Lipschitz nonlinear dynamics Lyapunov functional Swarm system Time-Varying Formation(TVF) Unmanned Aerial Vehicle(UAV)

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UAV swarm formation reconfiguration control based on variable-stepsize MPC-APCMPIO algorithm

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Science China(Information Sciences) 2023年第11期66卷 222-243页

作者： Jian LIAO Jun CHENG Bin XIN Delin LUO Lihui ZHENG yuhang kang Shaolei ZHOU School of Physics and Electronic Information Gannan Normal University Shenzhen Institute of Advanced Technology Chinese Academy of Sciences School of Automation Beijing Institute of Technology School of Aerospace Engineering Xiamen University School of Electronic Information Northwest University of Technology 6. School of Basic Science Naval Aviation University of PLA

For a complex operational environment, to actualize safe obstacle avoidance and collision avoidance, a swarm must be capable of autonomous formation reconfiguration. First, this paper introduces the basic pigeon-inspired optimization(PIO) algorithm, and establishes the unmanned aerial vehicle motion model and the virtual leader swarm formation control structure. Then, given the above knowledge, the basic error objective function of a UAV swarm, obstacle avoidance objective function, and collision avoidance objective function are devised based on the variable-stepsize model predictive control technique. Next,the adaptive perception Cauchy mutation PIO algorithm is proposed by introducing the Cauchy mutation operator, adaptive weight factor, and roulette wheel selection into the basic PIO. This algorithm is used to optimally solve the abovementioned swarm objective functions. Ultimately, a set of comparative simulations are performed to verify the effectiveness and reliability of the proposed algorithm.

关键词： unmanned aerial vehicle swarm formation reconfiguration variable-stepsize model predictive control (MPC) adaptive perception Cauchy mutation pigeon-inspired optimization (APCMPIO) obstacle avoidance

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DFPC-SLAM:A Dynamic Feature Point Constraints-Based SLAM Using Stereo Vision for Dynamic Environment

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Guidance, Navigation and Control 2023年第1期3卷 46-60页

作者： Bo Zeng Chengqun Song Cheng Jun yuhang kang CAS Key Laboratory of Human-Machine Intelligence-Synergy System Shenzhen Institute of Advanced Technology Chinese Academy of Sciences Shenzhen 518055 P.R.China University of Chinese Academy of Sciences Beijing P.R.China The Chinese University of Hong Kong Hong Kong P.R.China

Visual SLAM methods usually presuppose that the scene is static, so the SLAM algorithm formobile robots in dynamic scenes often results in a signicant decrease in accuracy due to thein°uence of dynamic objects. In this paper, feature points are divided into dynamic and staticfrom semantic information and multi-view geometry information, and then static region featurepoints are added to the pose-optimization, and static scene maps are established for dynamicscenes. Finally, experiments are conducted in dynamic scenes using the KITTI dataset, and theresults show that the proposed algorithm has higher accuracy in highly dynamic scenes comparedto the visual SLAM baseline.

关键词： SLAM stereo vision semantic segmentation multi-view geometry dynamic scenes.

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基于融合创新视角的异质性知识流动网络探测研究

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情报学报 2016年第9期35卷 963-970页

作者：康宇航中国大连高级经理学院大连116086

前沿领域的异质性知识流动已成为创新驱动战略的基础性资源,异质性知识流动可以抽象为"专利一非专利"文献的分析过程。在相关研究结构化梳理的基础上,针对当前在研究视角、关联方法和可视化表达上存在的不足,结合引文分析的知识特性,提... 详细信息

前沿领域的异质性知识流动已成为创新驱动战略的基础性资源,异质性知识流动可以抽象为"专利一非专利"文献的分析过程。在相关研究结构化梳理的基础上,针对当前在研究视角、关联方法和可视化表达上存在的不足,结合引文分析的知识特性,提出专利分类号和科学关键词之间的异质性知识流动模型,并运用2-模网络分析方法,从关联次数、关联强度以及相关系数三个方面构造数据关联规则,设计具体的研究方法。在数据匹配的基础上,通过可视化技术将知识流动的关联结果进行展示。在实际应用上,通过公路工程领域的分析,揭示该领域异质性知识流动的内部结构和作用机理,对该领域知识流动情况进行深入分析。

关键词：融合创新异质性知识流动网络可视化

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基于“耦合-共引”混合网络的技术机会分析

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情报学报 2017年第2期36卷 170-179页

作者：康宇航中国大连高级经理学院大连116086

技术机会分析是技术创新的前提和基础,通过挖掘隐藏在海量数据背后的潜在技术机会,为创新实践提供有力支撑。针对当前技术环境动态化和技术信息复杂化的特点,在相关研究结构化梳理的基础上,从异质性混合网络的视角出发,突破同质单一网... 详细信息

技术机会分析是技术创新的前提和基础,通过挖掘隐藏在海量数据背后的潜在技术机会,为创新实践提供有力支撑。针对当前技术环境动态化和技术信息复杂化的特点,在相关研究结构化梳理的基础上,从异质性混合网络的视角出发,突破同质单一网络知识发现的局限,建构"耦合-共引"混合网络分析模型,搭建基于混合网络的技术机会分析内容及流程,并设计与之相匹配的可视化工具,提出具有较强可操作性的混合网络技术机会分析方法。在实际应用上,从网络整体、网络组群和网络个体三个层面对公路工程领域的技术机会进行深度分析,揭示该领域技术机会存在的内部结构和作用机理,为创新决策提供辅助支持。

关键词： “耦合-共引” 混合网络技术机会

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数据主导逻辑驱动传统行业打造新质生产力的过程机制研究

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科研管理 2024年第8期45卷 22-31页

作者：高昕程露康宇航大连海事大学航运经济与管理学院辽宁大连116026 中国大连高级经理学院辽宁大连116086

高质量发展背景下,诸多传统行业都亟待通过数实融合打造新质生产力以推动旧有增长方式的转型升级。当前研究多为宏观层面的理论推演,较少从微观层面揭示如何在数实融合背景下跨越从传统生产力到新质生产力的跃迁鸿沟。本研究围绕鸭嘴兽... 详细信息

高质量发展背景下,诸多传统行业都亟待通过数实融合打造新质生产力以推动旧有增长方式的转型升级。当前研究多为宏观层面的理论推演,较少从微观层面揭示如何在数实融合背景下跨越从传统生产力到新质生产力的跃迁鸿沟。本研究围绕鸭嘴兽物流科技平台展开了嵌入式单案例研究,探讨了其在运力供给端和需求端同步颠覆传统集装箱陆运模式,以实现传统生产力更新的微观过程机制。研究发现:(1)传统行业供需端协同转型升级以颠覆旧有增长模式,呈现出“数字技术采纳-数据主导逻辑-传统生产力更新”的动态演进过程;(2)针对传统行业供需端发展瓶颈,在通用性数字技术嵌入和专属性数字技术研发双重维度下进行数字技术采纳,是促进传统生产力向新质生产力迈进的刺激因素与触发器;(3)数据驱动下的流程再造与功能联动共同构成的数据主导逻辑,则是推动企业从战略认知层面形成数据流和业务流有机联动的使能器。研究结论为传统行业突破传统增长瓶颈与发展痼疾提供了“供-需”互促的新质生产力发展思路参考。

关键词：数据主导逻辑数字技术采纳新质生产力

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切换拓扑下无人机集群系统时变编队控制

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航空学报 2017年第4期38卷 259-267页

作者：周绍磊祁亚辉张雷闫实康宇航海军航空工程学院控制工程系烟台264001

针对多无人机(UAV)间通信拓扑可能发生变化的情况,研究了具有二阶积分特性的无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队控制问题。基于一致性方法设计了编队控制器,将编队控制问题转换成闭环系统的稳定性问题,引入了切换拓扑平均驻留时间的概... 详细信息

针对多无人机(UAV)间通信拓扑可能发生变化的情况,研究了具有二阶积分特性的无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队控制问题。基于一致性方法设计了编队控制器,将编队控制问题转换成闭环系统的稳定性问题,引入了切换拓扑平均驻留时间的概念,并在此基础上利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了控制器设计步骤。通过构造分段连续Lyapunov函数,证明了切换拓扑下无人机集群系统能够实现对指定轨迹的跟踪并且实现时变编队飞行。以三维空间运动的无人机集群系统为例进行了仿真验证,结果表明本文所提方法能够解决切换拓扑下无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队问题。

关键词：无人机集群系统切换拓扑一致性编队控制轨迹跟踪

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基于相空间三维动态稳定域的重型车辆稳定性控制策略研究

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汽车工程 2023年第4期45卷 637-646,597页

作者：康宇航李韶华杨泽坤石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

重型商用车存在转动惯量大、控制响应慢等特点。针对重型商用车,基于质心侧偏角、横摆角速度、垂向载荷转移系数设计了三维相空间分析方法,从而判断车辆的实时稳定状态。针对不同的车辆行驶状态,采用AFS控制和AFS/DYC分级控制,并基于利... 详细信息

重型商用车存在转动惯量大、控制响应慢等特点。针对重型商用车,基于质心侧偏角、横摆角速度、垂向载荷转移系数设计了三维相空间分析方法,从而判断车辆的实时稳定状态。针对不同的车辆行驶状态,采用AFS控制和AFS/DYC分级控制,并基于利用附着系数设计了可拓控制方法,从而补偿前轮转角和横摆力矩的控制输出,以保证控制器在不同工况下的鲁棒性。通过TruckSim/Simulink联合仿真和硬件在环实验验证了该方法的有效性,并在仿真中通过B-ψ^(·)-LTR判断和B-ψ^(·)判断对比证明了相空间动态稳定域的优越性。仿真和实验结果表明:相比单纯以驾驶员意图操纵车辆,所设计的基于可拓H_(∞)的AFS/DYC分级控制策略可以保证车辆在不同工况下的稳定性,尤其在低附着路面上表现出更好的稳定性,可有效降低车辆在极端工况下发生交通事故的概率。

关键词：车辆操纵稳定性相平面分析输出反馈鲁棒H_(∞)控制动态边界可拓决策

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基于可视化数据挖掘的技术跟踪图谱设计

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情报学报 2008年第6期27卷 878-883页

作者：康宇航苏敬勤大连理工大学管理学院大连116024

通过技术跟踪，可以了解某一技术领域的现状和发展态势，为技术战略的制定提供决策信息支持。基于此，文章在技术跟踪基本流程分析的基础上，以数据挖掘、信息萃取、知识发现等技术为手段，提出了一个基于多维标度的技术跟踪图谱设计方... 详细信息

通过技术跟踪，可以了解某一技术领域的现状和发展态势，为技术战略的制定提供决策信息支持。基于此，文章在技术跟踪基本流程分析的基础上，以数据挖掘、信息萃取、知识发现等技术为手段，提出了一个基于多维标度的技术跟踪图谱设计方法，开发实践层面的技术跟踪工具，并以公路工程领域为例，从国家、机构和个人三个层面进行技术优势领域的可视化实验，以此判别技术领域的深层次结构。在此基础上，着重分析我国在此领域的技术发展态势和总体现状，为相关科技计划战略的制定做一些基于工程技术分析的支撑性工作。

关键词：技术跟踪可视化数据挖掘图谱数据库公路工程

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基于共词分析的技术跟踪可视化研究—以公路工程领域为例

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情报学报 2008年第4期27卷 566-571页

作者：康宇航苏敬勤大连理工大学管理学院辽宁大连116024

通过技术跟踪，可以了解某一技术领域的现状和发展态势，为技术战略的制定提供决策信息支持，但目前对技术跟踪的研究还不够深入。基于此，文章从共词分析的角度，以计算机技术为手段，从数据采集、数据分析和数据可视化三个方面，提出... 详细信息

通过技术跟踪，可以了解某一技术领域的现状和发展态势，为技术战略的制定提供决策信息支持，但目前对技术跟踪的研究还不够深入。基于此，文章从共词分析的角度，以计算机技术为手段，从数据采集、数据分析和数据可视化三个方面，提出技术跟踪的可视化方法，详细地阐述了此种方法的结构和具体实现步骤。在此基础上。以公路工程领域为例，从个人、机构和国家三个层面进行可视化实验，并着重对中国在此领域的技术情况进行了详细的分析，以此判别技术领域的深层次结构，为技术发展战略的制定做一些基于工程技术分析手段的支撑性工作。

关键词：共词分析技术跟踪可视化

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